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抗菌藥物科普系列之一丨抗菌藥的前世今生,你了解嗎?

來源:安安科普 更新時間:2022/9/28
日常生活中,人體任何部位都可能出現各種感染:皮膚外傷后出現皮膚“發炎”、“受涼”后肺部出現感染引發肺炎、細菌侵入泌尿系統出現尿路感染……這些炎癥和感染均是由不同的微生物引起,其中細菌是引起感染最常見的原因。

在20世紀40年代以前,細菌感染是一種嚴重威脅人類健康的疾病,然而隨著抗菌藥的出現,細菌感染得到了有效治療。關于抗菌藥,你了解多少?

1. 青霉素,讓感染不再是“不治之癥”

抗菌藥物,是指對細菌和其他微生物具有抑制和殺滅作用的藥物。青霉素是第一個應用于臨床的抗生素,屬于抗菌藥的一種。它的研制成功大大增強了人類抵抗細菌性感染的能力,讓人類對細菌感染的認識發生了巨大改變。

1928年夏天亞歷山大·弗萊明外出度假時,把實驗室里在培養皿中正生長著細菌這件事給忘了。3周后當他回實驗室時,發現一個與空氣接觸過的金黃色葡萄球菌培養皿中長出了一團青綠色霉菌。弗萊明用顯微鏡觀察這個培養皿時發現,霉菌周圍的葡萄球菌菌落已被溶解。這提示霉菌的分泌物能抑制葡萄球菌的生長和繁殖。后來鑒定表明培養皿中的霉菌為青霉菌,1929年弗萊明發表其研究成果并把這種青霉菌分泌的殺菌物質稱為青霉素。

當時弗萊明未能找到提取高純度青霉素的方法,他將青霉菌菌株一代代地培養,并于1939年將菌種提供給研究青霉素的澳大利亞病理學家弗洛里和生物化學家錢恩。弗洛里和錢恩后來用冷凍干燥法提取了青霉素晶體,且發現青霉素能治療動物的細菌感染。此后一系列臨床研究證實青霉素治療鏈球菌、白喉桿菌等多種細菌感染有效。后來研究發現,青霉素之所以既能殺死病菌,又不損害人體細胞,原因就在于青霉素所含的青霉烷能使病菌細胞壁的合成發生障礙,導致病菌溶解死亡,而人和動物的細胞沒有細胞壁。但是青霉素會引起少數人發生過敏反應,因此,在應用青霉素前應做皮試。

基于這些研究,美國制藥企業于1942年開始對青霉素進行大批量生產。

到了1943年,制藥公司已經發現了批量生產青霉素的方法。

1945年弗萊明、弗洛里和錢恩因“發現青霉素及其臨床效用”而共同榮獲了諾貝爾生理學及醫學獎。

青霉素的出現開創了用抗生素治療疾病的新紀元。通過數十年的完善,青霉素針劑和口服青霉素已能治療肺炎、肺結核、腦膜炎、心內膜炎、白喉、炭疽等感染性疾病。繼青霉素之后,鏈霉素、氯霉素、土霉素、四環素等抗生素的不斷出現,進一步增強了人類治療感染性疾病的能力。

2. 鏈霉素,治療感染的另一大“功臣”

瓦克斯曼是抗生素研究中另一位極為重要的人物。他開創了通過篩選各種微生物來主動尋找抗生素的先河,并于1942年首次提出了抗生素的定義:抗生素是微生物在代謝中產生的,具有抑制它種微生物生長和活動甚至殺滅它種微生物的性能的化學物質。

通過對土壤中的微生物的研究,他于1944年發現了一種新的由灰色鏈霉菌所產生的抗生素——鏈霉素。由于人類當時已經有了生產青霉素的經驗和設備,因此鏈霉素很快就能大量生產,鏈霉素迅速成為風靡一時的另一類重要的抗生素。在當時,鏈霉素和青霉素成為治療細菌感染的兩大支柱:青霉素主要用于革蘭陽性菌感染,而鏈霉素主要用于革蘭陰性菌以及結核病。鏈霉素的出現改變了人們對結核病的認識和治療方法,鏈霉素的發現對于結核病的治療來說具有里程碑式的意義。

鏈霉素發現的經驗啟發人類從土壤微生物中尋找其它的抗生素,人類此后開始了大規模篩選抗生素,相繼發現了金霉素(1947)、氯霉素(1948)、土霉素(1950)、制霉菌素(1950)、紅霉素(1952)、卡那霉素(1958)等。這些抗生素的出現提高了當時細菌性感染與立克次體病的療效,明顯改善了感染性疾病患者的預后。在這一時期,抗生素的研究進入了系統化階段,抗菌藥制藥工業得到快速發展。

3. 合成和半合成抗生素涌現

20世紀60年代后,人們從微生物中尋找新的抗生素的速度明顯放慢,人類開始尋求人工生產半合成抗生素。1958年,謝漢合成了6-氨基青霉烷酸,開辟了生產半合成青霉素的道路。此后人類生產和開發出了多種半合成青霉素。1961年,人類從頭孢霉菌代謝產物中發現了頭孢菌素C,在頭孢菌素C的基礎上成功合成了許多高活性的半合成頭孢菌素,隨著時間的推移,一代、二代、三代、四代頭孢菌素相繼出現?,F在,以青霉素、頭孢菌素為主體的β-內酰胺類抗生素已成為最重要的抗菌藥物。

隨著抗生素的廣泛應用,臨床上細菌對常用抗生素的耐藥性也不斷增強,耐藥性的出現降低了抗生素的療效。為此,人類需要不斷研發新的藥物。經過深入研究,人類研發出了一些能克服細菌耐藥性的新型抗菌藥物,如目前臨床常用的β-內酰胺類與酶抑制劑復合制劑(如哌拉西林-他唑巴坦)等,此類藥物可以用來治療一些耐藥細菌所致的感染。

自1940年青霉素應用于臨床以來,現在抗生素的種類已達幾千種,在臨床上常用的達數百種。目前,抗生素研究的領域和對象日益擴大,抗生素科學正向廣度和深度發展,人們正在致力于開發更為高效、低毒的抗生素。

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